Egyedi gyártású titán-anód nátrium-kloráthoz
Fontos kémiai alapanyagként a nátrium-klorátot széles körben használják számos területen. Előállítása során az elektrolízis folyamata kulcsfontosságú, és a titánanód kulcsszerepet játszik benne.
- Irídium-titán anód
- Ir-Ta-Ti titán anód
- Ru-Ir-Ti titán anód
- Ruténium-titán anód (RuO₂-TiO₂)
- Grafit-titán anód
- Egyedi titán anód
- Átmeneti fém titán anód
- Ritkaföldfém titán anód
A titán-anód előnyei a nátrium-klorát előállításában
Fontos kémiai alapanyagként a nátrium-klorátot széles körben használják számos területen. A gyártási folyamat központi eleme, az elektrolízis technológia, döntő szerepet játszik a nátrium-klorát minőségében és termelési hatékonyságában. A titán-anód, egyedi teljesítményelőnyeivel, kulcsfontosságú tényezővé vált a nátrium-klorát termelési szintjének javításában. Jó vezetőképességével, kiváló korrózióállóságával és stabil elektrokatalitikus teljesítményével a titán-anód megbízható garanciát nyújt a nátrium-klorát hatékony és stabil előállítására.
A ruténiummal bevont titánanód kiváló elektrokatalitikus aktivitással rendelkezik, és jelentősen csökkentheti a klórfejlődési reakció túlfeszültségét (kb. 0.2-0.3 V). Ez jelentős mennyiségű villamos energiát takaríthat meg nagyméretű gyártás esetén. A ruténiumbevonat hosszú ideig megőrzi katalitikus aktivitását és szerkezeti integritását a rendkívül korrozív nátrium-klorát elektrolit környezetben.
Az irídiummal (Ir) bevonatú titánanód nagy figyelmet kapott kiváló korrózióállósága és magas hőmérsékleti stabilitása miatt. A nátrium-klorát gyártása során, amikor az elektrolit erősen oxidáló szennyeződéseket tartalmaz, az irídiummal bevont titánanódok jobb teljesítményt mutatnak, mint más típusú anódok. Az irídiummal bevont titánanódok élettartama elérheti a 8-10 évet.
A platina (Pt) bevonatú titánanód kiváló vezetőképességgel és katalitikus aktivitással rendelkezik, különösen a nátrium-klorát gyártási forgatókönyvében, ahol rendkívül magas a terméktisztasági követelmény. A platina bevonatú titánanód hatékonyan csökkenti a szennyeződéseket és biztosítja a termék nagy tisztaságát. Hátránya, hogy a platina bevonatú titánanód költsége viszonylag magas.
A titán anód kulcsszerepe
Gyártásában nátrium-klorát, a mag elektrokémiai reakciója a elektrolizáló cella, és a titánanód a kulcsszereplő ebben a reakciósorozatban. Az alapvető reakcióegyenlet: NaCl + 3H2O =NaClO3 + 3H2↑). E látszólag egyszerű egyenlet mögött valójában egy összetett és rendezett, lépésről lépésre történő reakciófolyamat áll. Az anód területén a kloridionok oxidációs reakción mennek keresztül, és a specifikus reakcióképlet: 2Cl^- =Cl2↑ + 2e^-. A kloridionok elektronokat veszítenek a titánanód felületén, és klórgázzá oxidálódnak. A titánanód csökkenti a klórfejlődési reakció túlfeszültségét, megkönnyítve a kloridionok számára az elektronleadást és az oxidációs reakciókat. Mikroszkopikus szempontból a bevonatban lévő nemesfématomok (például ruténium, irídium stb.) specifikus adszorpciós állapotot képeznek a kloridionokkal, gyengítve a klór-klór kötés kötési energiáját, ezáltal felgyorsítva a klórfejlődési reakciót.
Egyedi gyártású titán anódok
A nátrium-klorát gyártásának különböző léptékei eltérő követelményeket támasztanak a titánanódokkal szemben. A kisméretű nátrium-klorátgyártó egységek előnyben részesíthetik a kis, könnyű, lemez vagy rúd alakú titánanódokat. A közepes méretű nátrium-klorátgyártóknak lapos vagy hálós formákra kell összpontosítaniuk. A méretet az elektrolizáló cella belső méretei és az elektróda elrendezésére vonatkozó követelmények szerint szabják testre. A nagyméretű nátrium-klorátgyártók nagyméretű és hatékony termelésre törekszenek, elektrolizáló celláik nagy méretűek és nagy áramterheléssel rendelkeznek. Az egyedi titánanódoknak nemcsak a nagy méret és a nagy szilárdság követelményeinek kell megfelelniük, hanem figyelembe kell venniük az anód szerkezeti kialakítását is, hogy biztosítsák az egyenletes árameloszlást és a jó hőelvezetési teljesítményt nagy áramsűrűség mellett.
Testreszabott méret
A titán anód méretének és alakjának testreszabásakor először az elektrolizáló cella tervezési paramétereit kell figyelembe venni, beleértve a cella geometriai méreteit, az elektróda távolságát, az elektrolit áramlási módját stb. Például, ha az elektrolizáló cella kényszerített keringtetésű elektrolit módszert alkalmaz, az anód alakját és méretét úgy kell figyelembe venni, hogy ne akadályozza az elektrolit áramlását, miközben biztosítja, hogy az elektrolit teljes mértékben érintkezzen az anód felületével az elektrolízis hatékonyságának javítása érdekében.
A nagyobb áramsűrűséget igénylő gyártási folyamatokhoz olyan kialakítások alkalmazhatók, amelyek növelik az anód felületét, például hálós szerkezet vagy porózus szerkezetű anód.
Bevonó anyagok
A ruténium bevonatok alacsony klórfejlődési túlfeszültséggel, jó vezetőképességgel és stabilitással rendelkeznek, és a legtöbb hagyományos nátrium-klorát gyártáshoz alkalmasak. Az irídium bevonatok speciális munkakörülmények között is jól teljesítenek kiváló korrózióállóságuknak és alacsony oxigénfejlődési túlfeszültségüknek köszönhetően. A többelemű bevonatok több fém-oxid előnyeit ötvözik, és átfogóbb teljesítményt nyújtanak. A nemesfém-oxid bevonatok, például a ruténium és az irídium mellett más anyagok is használhatók titán anód bevonatokhoz, például ón-antimon-oxid bevonatok. Az ón-antimon-oxid bevonatok előnye az alacsony költség, és bizonyos alkalmazási területekre is alkalmasak költségérzékeny és nem különösebben igényes anód teljesítménykövetelmények esetén.
Bevonattechnika
A titán anód bevonatkészítési technológiák közé tartozik a termikus bomlás, a galvanizálás, a kémiai gőzfázisú leválasztás stb.
- Termikus bomlás
A termikus bomlási módszer lényege, hogy egy fémsókat tartalmazó oldatot visznek fel egy titán hordozó felületére, majd ezt magas hőmérsékletű termikus bomlással fém-oxid bevonattá alakítják. Ez a módszer viszonylag egyszerű és olcsó.
- Galvanizálás
A titán hordozó felületére galvanizálással fém-oxidokat raknak le, hogy egyenletesebb és sűrűbb bevonatot kapjanak. A galvanizálási eljárás berendezési beruházása azonban nagy, és a hatásfok viszonylag alacsony.
- Vegyszer permet lerakódás
A kémiai gőzfázisú leválasztás lebontja a fémorganikus vegyületeket, és a titán hordozó felületére rakja le őket, bevonatot képezve. Kiváló minőségű bevonatokat eredményez, de a berendezés bonyolult, a költségek magasak, a termelési méretek pedig korlátozottak.
A bevonatolási technológia kiválasztásakor átfogóan figyelembe kell venni olyan tényezőket, mint a bevonóanyag jellemzői, az anód teljesítménykövetelményei, a költségek és a környezetvédelmi követelmények. Például a ruténium alapú titánanódok esetében, amelyek nagy bevonategyenletességet és tapadást igényelnek, a galvanizálás vagy a javított termikus bomlás alkalmasabb lehet; míg egyes többrétegű titánanódok esetében, amelyek rendkívül nagy bevonatteljesítményt és speciális szerkezeti bevonatokat igényelnek, a kémiai gőzfázisú leválasztás jobb választás lehet....
